Лекция 14. Европейский стандарт цифрового телевидения DVB. Cравнение DVB с американским ATSC

Содержание: Формирование транспортного потока. Формирование и спектр сигнала OFDM. Формирование радиосигналов в системе DVB-T и 8VSB-AM

Работы по проекту DVB (Digital Video Broadcasting - Циф­ровое видеовешание) начались в 1993 г. В результате были выработаны основные положения стандарта DVB-C (С - Cable, кабель) для кабельного ТВ вещания и DVB-S (S - Sattelitc - спутник) для спутникового ТВ вещания, DVB-T наземного ТВ вещания (Terrestrial -наземный). В основе DVB- стандарт кодирования дви­жущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2. В стандартах DVB помимо методов кодирова­ния и параметров транспортного потока, описанных в MPEG-2, определены: методы помехоустойчивого кодирования, ка­нального кодирования, модуляции несущих частот, передачи до­полнительной информации, защиты информации от несанкциони­рованного доступа. Стандарты DVB обеспечивают условный доступ к передаваемым программам, что позволяет организовывать платное ТВ вещание (см. рисунок 14.1).

Рисунок 14.1 - Формирование транспортного потока

Система условно­го доступа включает скремблирование ТВ программ, подсистему хранения данных о пользователях, и подсистему шифровки и пересылки ключей, для правильного дескремблирования принимаемых программ, пользователями, oплатившими просмотр.

Рисунок 14.2 - Формирование радиосигналов в системе DVB-T

Стандарты DVB допускают возможность вводить дополни­тельные, не описанные в стандарте, пакеты данных с особыми идентификаторами. В этих пакетах ведущая вещание телевизионная компания может передавать ключи к шифрам условного доступа, системы меню и таблиц для поиска нужной передачи и программирования времени включения телевизора. Форматы данных пакетов определяются телевизионными компаниями. Поэтому для приема ТВ программ разных компаний могут понадобиться разные декодеры. Для многих видов сервиса, реализуемых в рамках стандартов DVB, необходим интерактивныйрежим работы. Указанное взаимодействие может заключаться в посылке команд по телефону, в обмене данными через Интернет и т. д. По стандарту DVB сформированный транспортный поток скремблируется для устранения пакетных ошибок и шифрования (см. рисунок 14.2). Далее поток данных поступает на кодер Рида-Соломона (внешнее кодирование), общий для всех видов ТВ-вещания. Эта ступень кодирования транспортных пакетов MPEG-2 охваты­вает и стартовые синхрогруппы пакетов, и в результате длитель­ность транспортного пакета возрастает с 188 до 204 байтов. Затем данные, в которые добавлены контрольные биты, по­ступают на блоки канального кодирования (внутреннее кодирова­ние) и модуляции несущей частоты. При обычной передаче телевизи­онных сигналов по эфиру на качество приема помимо атмосфер­ных и индустриальных помех сильно влияют отраженные радио­волны (многолучевой прием) и помехи от других радиопередатчиков, работающих в этом же частотном диапазоне в соседних местностях. Стандарт DVB-T используeт OFDM-Orthogonal Frequency Division Multiplex - Ортогональное частотное мультиплексирование (см. рисунок 14.3). Возможны два режима: 8K (6817 несущих) и 2К (1705 несущих). Режим 8К позволя­ет использовать меньшие мощности передатчиков, но требует более производительных устройств обработки сигналов, чем режим 2К. Параметры для обоих режимов приведены в таблице 14.1. Часть длительности символа - защитный интервал от эхо сигналов. В обеих модификациях относительная длительность защитного интервала At/T_H меняется 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32(3... 25%) Т_и и определяется: рельефом местности и характером застройки, удалением соседних передатчиков. Чем больше рабочий интервал, тем больше защитный интервал, тем лучше защита от эхо-сигналов. При наложении р/волн с разных направлений (эхо)- часть несущих может быть подавлена, поэтому защитные интервалы исключают влияние отраженных сигналов. В зависимости от метода модуляции несущих, количество бит в символе различно. Полоса радиоканала в 2К и 8К = 7,61 МГц. При использовании полосы аналогового ТВ канала 8 МГц, разнос между соседними каналами цифрового телевидения составит 0,39 МГц.

Рисунок 14.3 – Формирование и спектр сигнала OFDM

Т а б л и ц а 14.1 – Основные параметры режимов работы

Преимущества OFDM:

- равномерное распределение энергии в полосе канала;

-возможность передачи более важной информации (синхронизация, НЧ-составляющие сигнала яркости) на частотах, где меньше помех от соседних каналов, а полосы частот несущих изображения и звука обычного ТВ вещания вообще не использовать;

-уменьшается влияние отраженных сигналов при многолучевом приеме, т. к. подканалы узкополосны.

Каналы связи в стандартах DVB-S, DVB-C отличаются полосой пропускания и помехозащищенностью, поэтому в спутниковом канале при аналоговом сигнале используется полоса частот 27-36 МГц. Поэтому для цифрового спутникового канала применяется QРSК- модуляция, что обеспечивает устойчивую передачу при с/ш > 6 дБ. Для кабельных сетей типична полоса 8МГц (Европа, Азия, Африка, Австралия) поэтому для кабельных применений используется QАМ64 - модуляция при с/ш > 24 дБ.